太阳手描黑子记录的数字化图像处理研究
发布时间：2023-04-22 23:47
太阳黑子是最早被系统记录的太阳活动现象。自从望远镜发明以来,人类已经拥有约400年的手描黑子观测记录。研究太阳活动的长期演化及其主要的11年周期变化在较大程度上依赖于这样单一的观测记录。近些年来,为了能够长期保存和运用计算机技术对其处理,这些手描黑子记录正在进行数字化转化。伴随着观测设备和技术的进步,在未来,手描黑子记录的观测方式将不可避免地由CCD直接的数字化图像所取代,因此对两种观测方式并存时期所得到的两类观测记录进行相关分析研究,尤其是对两类观测记录之间的差异进行研究,这对于传统的手描黑子资料与未来纯数字化黑子资料的衔接非常重要。以此为背景,在调研了数字图像处理相关技术,并重点分析了针对太阳手描黑子图像和SDO/HMI(Solar Dynamics Observatory/Helioseismic and Magnetic Imager)图像进行相关分析时所用到的技术和方法,在此基础之上对两类黑子图像进行相关研究:(1)为了更准确的对手描观测记录的精度进行分析,从紫金山天文台手描黑子观测记录中选取样本,设计实验测量其在扫描过程中所使用的扫描仪的比例尺误差,以及记录纸上绿色太阳圆环...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 太阳黑子的观测历史
1.1.2 太阳黑子的手描观测
1.1.3 SDO/HMI全日面连续谱白光观测
1.2 研究意义
1.3 本论文的内容组织结构
1.4 本章小结
第二章 数字图像处理相关技术选型
2.1 数字图像处理技术应用现状和技术选型
2.1.1 数字图像处理技术介绍
2.1.2 滤波技术选型
2.1.3 霍尔夫变换实现几何形状检测
2.1.4 图像形态学运算
2.1.5 图像校正
2.1.6 图像叠加
2.1.7 多尺度处理介绍与需求分析
2.1.8 曲线拟合方法
2.1.9 极坐标变换
2.2 扫描仪CCD的精度测量与需求分析
2.2.1 扫描仪CCD的精度测量方法
2.2.2 精度测量的需求分析与技术选型
2.3 手描黑子记录中手写字符识别的需求和技术选型
2.3.1 BP网络介绍
2.3.2 设计识别方案
2.4 颜色空间的聚类分布特征
2.5 连通域的几何特征分析
2.5.1 连通域模型
2.5.2 连通域的几何和形状特征
2.5.3 连通域的几何和形状特征选择
2.6 误差测量与统计分析方法
2.6.1 误差测量方法与需求分析
2.6.2 误差统计方法和分布特征
2.7 本章小结
第三章 太阳手描黑子观测记录数字化时的误差分析
3.1 扫描仪CCD和记录纸太阳圆环印制误差测量
3.1.1 实验方案
3.1.2 误差测量方法
3.2 实验结果分析
3.3 本章小结
第四章 太阳手描黑子记录中黑子识别
4.1 太阳手描黑子观测资料介绍
4.2 太阳手描黑子记录中颜色分量空间分布特征
4.2.1 太阳手描黑子记录图像中颜色分量的分布特征
4.2.2 记录纸上印制的绿色颜色分量分布特征
4.2.3 人工手写的红色颜色分量分布特征
4.2.4 铅笔笔迹灰色颜色分量分布特征
4.2.5 记录纸的淡黄色颜色分布特征
4.2.6 记录纸上一些噪声点颜色颜色分布特征
4.3 利用颜色分量分布特征提取背景
4.3.1 实验方案
4.3.2 实验结果
4.4 太阳手描黑子提取实验
4.4.1 提取手描灰色铅笔笔迹
4.4.2 筛选出太阳手描黑子
4.4.3 实验结果分析
4.5 利用神经网络识别手描太阳黑子记录图像中手写数字研究
4.5.1 MNIST数据预处理
4.5.2 设计实验方案
4.5.3 实验对比分析
4.5.4 BP网络应用于手描黑子记录中手写数字识别
4.6 本章小结
第五章 手描黑子和SDO/HMI黑子叠加和对应识别结果分析
5.1 两类太阳黑子观测资料介绍
5.2 太阳手描黑子图像预处理
5.3 SDO/HMI图像中黑子识别
5.4 手描黑子图像与对应的SDO/HMI图像黑子的对应识别
5.5 叠加与识别实验结果与分析
5.6 手描精度测量结果分析
5.6.1 对实验结果的分析
5.6.2 对实验结果的讨论
5.7 本章小结
第六章 总结与展望总结
致谢
参考文献
附录A (攻读学位期间发表的论文和软著)
附录B (攻读学位期间参与的科研项目)
附录C (两类图像叠加后黑子对应关系结果)
本文编号：3798649
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 太阳黑子的观测历史
1.1.2 太阳黑子的手描观测
1.1.3 SDO/HMI全日面连续谱白光观测
1.2 研究意义
1.3 本论文的内容组织结构
1.4 本章小结
第二章 数字图像处理相关技术选型
2.1 数字图像处理技术应用现状和技术选型
2.1.1 数字图像处理技术介绍
2.1.2 滤波技术选型
2.1.3 霍尔夫变换实现几何形状检测
2.1.4 图像形态学运算
2.1.5 图像校正
2.1.6 图像叠加
2.1.7 多尺度处理介绍与需求分析
2.1.8 曲线拟合方法
2.1.9 极坐标变换
2.2 扫描仪CCD的精度测量与需求分析
2.2.1 扫描仪CCD的精度测量方法
2.2.2 精度测量的需求分析与技术选型
2.3 手描黑子记录中手写字符识别的需求和技术选型
2.3.1 BP网络介绍
2.3.2 设计识别方案
2.4 颜色空间的聚类分布特征
2.5 连通域的几何特征分析
2.5.1 连通域模型
2.5.2 连通域的几何和形状特征
2.5.3 连通域的几何和形状特征选择
2.6 误差测量与统计分析方法
2.6.1 误差测量方法与需求分析
2.6.2 误差统计方法和分布特征
2.7 本章小结
第三章 太阳手描黑子观测记录数字化时的误差分析
3.1 扫描仪CCD和记录纸太阳圆环印制误差测量
3.1.1 实验方案
3.1.2 误差测量方法
3.2 实验结果分析
3.3 本章小结
第四章 太阳手描黑子记录中黑子识别
4.1 太阳手描黑子观测资料介绍
4.2 太阳手描黑子记录中颜色分量空间分布特征
4.2.1 太阳手描黑子记录图像中颜色分量的分布特征
4.2.2 记录纸上印制的绿色颜色分量分布特征
4.2.3 人工手写的红色颜色分量分布特征
4.2.4 铅笔笔迹灰色颜色分量分布特征
4.2.5 记录纸的淡黄色颜色分布特征
4.2.6 记录纸上一些噪声点颜色颜色分布特征
4.3 利用颜色分量分布特征提取背景
4.3.1 实验方案
4.3.2 实验结果
4.4 太阳手描黑子提取实验
4.4.1 提取手描灰色铅笔笔迹
4.4.2 筛选出太阳手描黑子
4.4.3 实验结果分析
4.5 利用神经网络识别手描太阳黑子记录图像中手写数字研究
4.5.1 MNIST数据预处理
4.5.2 设计实验方案
4.5.3 实验对比分析
4.5.4 BP网络应用于手描黑子记录中手写数字识别
4.6 本章小结
第五章 手描黑子和SDO/HMI黑子叠加和对应识别结果分析
5.1 两类太阳黑子观测资料介绍
5.2 太阳手描黑子图像预处理
5.3 SDO/HMI图像中黑子识别
5.4 手描黑子图像与对应的SDO/HMI图像黑子的对应识别
5.5 叠加与识别实验结果与分析
5.6 手描精度测量结果分析
5.6.1 对实验结果的分析
5.6.2 对实验结果的讨论
5.7 本章小结
第六章 总结与展望总结
致谢
参考文献
附录A (攻读学位期间发表的论文和软著)
附录B (攻读学位期间参与的科研项目)
附录C (两类图像叠加后黑子对应关系结果)
本文编号：3798649
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